Конструкции резьбообразующих инструментов. Способы образования наружных и внутренних резьб. Резьбовые фрезы и гребенки. Метчики. Плашки. Резьбовые фрезы. Резьбонарезные головки

Наружную и внутреннюю резьбу на деталях получают следующими основными способами:

вырезанием профиля резьбы режущим инструментом;

выдавливанием профиля резьбы выдав­ливающим инструментом;

накатыванием профиля резьбы накат­ным инструментом.

Обработку резьбы резанием осущест­вляют резьбовыми резцами, гребенками, метчиками, резьбовыми плашками, резьбо­нарезными головками, резьбовыми фреза­ми, шлифовальными кругами. Процесс резания характеризуется вырезанием слоев металла по профилю впадины.

Процесс выдавливания характеризуется наличием больших сил трения, так как инструмент и деталь работают по прин­ципу нары скольжения без зазора. На этом принципе работают бесстружечные метчики для внутренних резьб и выдавли­вающие сборные плашки для наружных резьб.

Накатывание профиля резьбы осущест­вляют при силовом качении инструмента по поверхности заготовки. Накатывание отличается от выдавливания тем, что инструмент и деталь образуют пару ка­чения, а не пару скольжения, что значи­тельно уменьшает силы трения. К инстру­ментам для накатывания относятся резь- бонакатные плоские и сегментные плашки, резьбонакатные ролики, резьбонакатные головки аксиального, тангенциального и радиального типа. При выдавливании и накатывании профиль резьбы образуется за счет пластического деформирования металла.

Резьбовые фрезы. Резьбовые фрезы от­носятся к многозубым инструментам, бла­годаря чему процесс резьбонарезания ста­новится более производительным по отно­шению к резцам.

Типы фрез. По конструкции резьбовые фрезы подразделяют на следующие типы: гребенчатые цилиндрические для нареза­ния резьб неглубокого профиля с шагом 0,5—6 мм (рис. 3.13, а); дисковые для на­резания резьб крупного профиля (рис. 3.13, б); гребенчатые сборные охватываю­щие (рис. 3.13, в) ; головки для скорост­ного фрезерования резьбы с крупным ша­гом (рис. 3.13, г).

Гребенчатые резьбовые фрезы. Фрезеро­вание резьб в несколько раз производи­тельнее по сравнению с обработкой рез­цами, но из-за наличия кольцевых витков профиль резьбы искажается. Поэтому гре­бенчатые резьбовые фрезы применяют в основном для нарезания крепежных резьб.

Основными конструктивными элемента­ми фрез являются: диаметр фрезы, диа­метр отверстия, длина фрезы, число зубьев, форма зуба и впадины, направление стру­жечных канавок, размеры профиля резь­бы.

Дисковые фрезы. Для нарезания трапе­цеидальных резьб с крупным шагом боль­шого диаметра применяют дисковые резь­бовые фрезы (рис. 3.13, б). Фрезы выпол­няют острозаточенными с чередующимися зубьями. Для проверки профиля после перетачивания один зуб i изготавливают с полным профилем.

Охватывающие резьбовые фрезы. Для фрезерования коротких резьб применяют гребенчатые сборные охватывающие фре­зы, оснащенные круглыми гребенками (рис. 3.13, в). Гребенки 1 закрепляют в корпусе 2 звездочками 3, втулкой 4 и винтом 5. Для крепления на станке слу­жит конический хвостовик 6. Угол контак­та зубьев фрезы ф с заготовкой 7 при охватывающем фрезеровании значительно больше, чем при фрезеровании гребенча­тыми фрезами, что позволяет увеличить число одновременно работающих зубьев и, следовательно, производительность го­ловки.

Головки для скоростного фрезерования. Для обработки наружных резьб большого диаметра применяют головки для ско­ростного фрезерования, которые представ­ляют собой сборный инструмент (рис. 3.13, г), оснащенный резцами с пластинами из твердого сплава. В корпусе головки раз­мещается от 2 до 12 резцов. Центр головки 0„ смещен относительно центра заготовки О на величину Н. Резцы вступают в кон­такт с заготовкой в точке 1 и выходят из контакта в точке 2. Фрезерование произ­водится за один рабочий ход на токарном станке. Производительность обработки повышается в 2,5—3 раза по сравнению с фрезерованием дисковыми фрезами.

Резьбонарезные головки. Резьбонарез­ные головки представляют собой сборный инструмент сложной конструкции, оснащенный комплектом круглых гребенок (рис. 3.14, а) или плоских плашек (рис. 3.14, б, в). Головки обеспечивают высо­кую производительность благодаря приме­нению повышенной скорости резания и быстрого отвода после нарезания.

По конструкции головки подразделяют на следующие типы: по расположению пла­шек относительно нарезаемой детали — радиальные (рис. 3.14, а, в) и тангенциаль­ные (рис. 3.14, б); по кинематике движе­ния — вращающиеся для токарных полу­автоматов и невращающиеся для револь­верных и резьбонарезных станков; по виду обрабатываемой резьбы — для обработки наружных резьб и для обработки внутрен­них резьб.

Наибольшее распространение имеют самооткрывающиеся головки с круглыми гребенками. В зависимости от размеров нарезаемых резьб головки обозначают IK—5К (невращающиеся) и 1КА—5КА (вращающиеся). Резьбонарезная головка с круглыми гребенками (рис. 3.15) невращающегося типа имеет четыре круглые гребенки 1 с кольцевой резьбой, закреп­ленные винтами 2 на кулачках 3.

Последовательность перемещения гре­бенки с кулачком представлена на цикло­грамме (рис. 3.15, б). Исходное положение гребенки 1 на циклограмме обозначено точкой а. Плашки сведены, и головка движется вместе с суппортом, нарезая резьбу (участок ab). При остановке суп­порта (или остановке корпуса 4 упором) остановится хвостовик 5 (точка b). Плашкодержатель 6 под действием сил само­затягивания перемещается вперед на ве­личину Δ, сжимая пружины 7 кольцом 8, закрепленным винтами 9. Корпус 4 оста­новится, упираясь в выступ А на хвосто­вике, а плашкодержатель продолжает пе­ремещаться (участок be). В точке с, как только плашкодержатель выйдет на длину I из корпуса 4, кулачки 3 вместе с гребен­ками / под действием пружин 10, нажи­мающих на штифты 11 и шпильки 12, разойдутся, перемещаясь в точку d (учас­ток cd). Головка раскрыта, и в раскрытом состоянии она перемещается на расстоя­ние de обратного хода. В точке е вручную (или с помощью упора) плашкодержатель вдвигают в корпус 4 рукояткой 13, на ко­торую нажимает пружина 14. Корпус 4, скользя по скосам 16 кулачков 3, сводит гребенки в рабочее положение (участок циклограммы fa).

Головку можно регулировать в зависи­мости от диаметра нарезаемой резьбы. Для этого необходимо с помощью регулировоч­ных винтов поворачивать плашкодержа­тель 6 относительно корпуса 4 в направ­лении стрелки С. За счет лыски на внут­ренней поверхности корпуса 4 и затылованной поверхности на кулачке гребенка вместе с кулачком удаляется или прибли­жается к центру головки.

Режущая кромка гребенки должна уста­навливаться относительно заготовки в определенное положение, обеспечивая за­данный угол ɣ на режущем элементе, расположенном в месте перехода режущей части гребенки в калибрующую. Для этого между кулачком и гребенкой установлена двухвенцовая звездочка 15. Число зубьев на венце, который вставлен в отверстие звездочки, на один больше относительно числа зубьев малого венца.

Метчики. Метчики предназначены для образования резьбы в отверстиях. По принципу работы их подразделяют на мет­чики, образующие профиль резьбы путем снятия стружки, метчики бесстружечные, образующие профиль резьбы без снятия стружки, и метчики с режущими и выгла­живающими зубьями, образующие резьбу комбинированным способом (резанием и выдавливанием).

По конструкции и применению метчики делят на следующие типы.

3. Машинно-ручные для нарезания резьб как вручную, так и на станке (ГОСТ 3266—71); с шахматным располо­жением зубьев для обработки заготовок из коррозионно-стойких и жаропрочных сталей (ГОСТ 17927—72) и для обработ­ки заготовок из легких сплавов (ГОСТ 17928—72); бесстружечные (ГОСТ 18839—73).

4. Машинные для нарезания на станке метрической резьбы диаметром 0,25— 0,9 мм; с укороченными канавками (ГОСТ 17931—72, ГОСТ 17930—72), с вин­

товыми канавками (ГОСТ 17932—72, ГОСТ 17933—72).

5. Гаечные для нарезания резьб в гай­ках на гайконарезных станках: с изогну­тым хвостовиком (ГОСТ 6951—71); бес­стружечные гаечные (ГОСТ 18840—73); с шахматным расположением зубьев для обработки коррозионно-стойких и жаро­прочных сталей (ГОСТ 17929—72); бес­стружечные с прямым хвостовиком (ГОСТ 18840—73).

6. Конические для нарезания коничес­ких резьб.

7. Метчики для круглой резьбы.

8. Метчики сборной конструкции, нере­гулируемые и регулируемые (резьбонарез­ные головки для внутренней резьбы).

9. Специальные комбинированные (сверло-метчик), ступенчатые и др.

Выбор типа метчика, определение числа метчиков в комплекте, распределение нагрузки между метчиками в комплекте, выбор схемы резания и назначение конст­руктивных элементов выполняют с учетом размеров резьбы и ее точности, вида отверстия (глухое, сквозное), материала детали и условий производства.

Конструктивные элементы метчиков, их назначение и расчет размеров. К основным конструктивным элементам метчиков отно­сятся (рис. 3.4, а): режущая (заборная) часть /; калибрующая часть 2; хвостовик 3 с элементами крепления 4, 5; форма зуба 6 и стружечной канавки 7 и их направле­ние; геометрические параметры режущей и калибрующей частей; профили резьбы метчика и его размеры.

Режущая часть предназначена для срезания слоев металла по всему контуру профиля резьбы. Калибрующая часть слу­жит для окончательного формирования профиля (первым калибрующим витком), направления и подачи метчика под дейст­вием сил самозатягивания и является за­пасом на переточку при заточке метчика по наружной поверхности режущей части. Хвостовик предназначен для передачи крутящего момента от шпинделя станка.

Режушая часть метчика срезает слои металла по генераторной (рис. 3.4, б) или профильной (рис. 3.4, в) схеме. В боль­шинстве случаев применяют генераторную схему (машинные, гаечные и другие метчики). Профильную схему применяют для калибрующих и конических метчиков.

Основные параметры режущей части: длина 1₁ режущей части от торца до нача­ла калибрующей части, угол конуса φ, длина l₂ режущей части, которая непосред­ственно участвует в резании.

Калибрующая часть. Оконча­тельные размеры и качество нарезаемой резьбы зависят от качества исполнения калибрующей части при прочих равных условиях.

Форма стружечных канавок, зубьев и их направление. Стружечные канавки служатдля размещения стружки и ее транспорти­рования, что обусловливает их направле­ние и форму. Угол ώ наклона канавок у основной массы выпускаемых метчиков равен 0^D. Для лучшего удаления стружки метчики следует делать с винтовыми ка­навками левого направления (см. рис. 3.5, б) для сквозных отверстий с целью вытал­кивания стружки из отверстий (при правом направлении резьбы) и правого направле­ния для глухих отверстий для отвода стружки из отверстий в направлении хвос­товика (см. рис. 3.5, е). Предельное зна­чение угла ώ=10...35°.

Хвостовик метчика. Для передачи крутящего момента на хвостовике делают квадрат (см. рис. 3.4, а). Диаметр хвос­товика d_х = d₁—(0,25...1,5) для диаметров d=7...52 мм. При таком соотношении мет­чик свободно проходит через обработан­ное отверстие. Для метчиков малого диа­метра dx>d, что уменьшает число по­ломок.

Бесстружечные метчики. При обработке вязких материалов применяют бесстру­жечные метчики. Вместо стружечных ка­навок рабочая часть в сечении имеет мно­гогранник (рис. 3.9), на заборном конусе резьба шлифована на конус, затылование отсутствует. В процессе формирования резьбы происходит выдавливание по всему профилю. Метчики в процессе эксплуата­ции не перетачивают.

Твердосплавные метчики. При обработке заготовок из сталей и сплавов, имеющих прочность а_в= (180...210) 10⁷ Па и 48— 53 HRC₃, и из некоторых неметаллических материалов применяют твердосплавные метчики. Для резьб диаметром 6—12 мм метчики изготовляют цельными и составными с припаянными твердосплавными пластинами (рис. 3.10, а). Для резьб диа­метром 2—4 мм метчики выполняют со вставной режущей частью (рис. 3.10, б). Материал режущей части ВК.6-М и ВКЮ-М обеспечивает наибольшую стой­кость.

Метчики должны быть затылованы по профилю на всей длине рабочей части при обратной конусности 0,02 мм на 10 мм длины. Дно канавки выполняют с уклоном 2—3° для увеличения прочности метчика.

Метчики-протяжки. Нарезание резьб крупного профиля производят комплектом из нескольких метчиков или одним мет­чиком-протяжкой (рис. 3.11). Метчик-протяжку предварительно вставляют в нарезаемую заготовку, как при протяги­вании.

Другие типы специальных метчиков и основные направления совершенствования конструкций. К специальным типам метчи­ков относятся: метчики с передней или задней цилиндрической направляющей, позволяющие повысить точность нарезае­мых резьб; метчики с режущими и выгла­живающими зубьями; метчики с внутрен­ним подводом жидкости; метчики сборной конструкции с регулированием по диамет­ру нарезаемой резьбы; метчики для наре­зания резьб крупного профиля с переда­чей крутящего момента с двух торцов, ком­бинированный метчик-сверло для одновре­менного сверления отверстия и нарезания резьбы в нем. Указанные типы метчиков отражают и основные направления их со­вершенствования.

Плашки. Плашки предназначены для нарезания наружных резьб. По типу наре­заемой резьбы плашки подразделяют на плашки круглые для метрической резьбы, плашки круглые для круглой резьбы, плашки круглые (ГОСТ 6228—80) для ко­нической резьбы и др.

Основными конструктивными элемента­ми круглых плашек являются режущая часть, калибрующая часть, число, диаметр и расположение стружечных отверстий, ширина и форма пера, наружный диаметр D, ширина плашки Н, элементы крепле­ния.

Нарезание резьбы гребенками является более производитель­ным способом, так как зубья гребенки представляют ряд располо­женных последовательно резцов (рис. 16,2. в), которые работают одновременно. При этом обеспе­чивается получение полного про­филя резьбы за один-два прохода. В зубьях гребенки различают ре­жущую 1₁ и калибрующую части. Зубья режущей части срезаны под углом φ и снимают основную часть припуска. Калибрующие зубья имеют полный профиль и окончательно зачищают резьбу.

Недостатком нарезания резьб гребенками является получение менее точной и чистой резьбы по сравнению с нарезанием резцом, а сбег резьбы на нарезанной де­тали равен длине заборной части гребенки, что не всегда допустимо.

Инструментальная оснастка для станков автоматизированного машиностроения и гибкого автоматизированного производства. Основные виды вспомогательной оснастки для инструментов насадного, концевого и призматического типов.